应用型本科水力学课程教学改革初探

2022-02-18魏驰原李海霞

黑龙江科学 2022年3期

魏驰原，李海霞

(南京工业大学浦江学院，南京 211200)

南京工业大学浦江学院给排水科学与工程专业的人才培养目标是学生德智体美劳全面发展，具备扎实的自然科学与人文科学基础，掌握专业知识，拥有较强的学习能力、知识应用能力、实践动手能力及国际视野。《教育部全国高等学校本科教育工作会议通知(高教函〔2018〕8)》指出，要打造“金课”，淘汰“水课”。本研究基于如何让水力学这门主要专业基础课既符合“金课”标准，又可以兼顾应用型本科教学特点进行讨论。

1 水力学课程教学现状及问题

1.1 课程内容多且难度大，学生学习积极性不高

水力学这门课理论性很强，有大量的公式、概念和推导，内容抽象而复杂，需要良好的数学和力学基础，对于学生来说学习难度较大。如何通过教学方法、教学模式及评价手段等进行课程改革，提高学生学习的积极性和主动性，达到课程教学的知识目标、能力目标及素质目标是目前需要解决的问题[1]。

1.2 课程总课时压缩，实验课时少

总课时的减少造成课堂内容增多，为了在规定课时内完成教学任务，教师可能会对知识点的讲解不够透彻，还会忽略学生的理解程度。由于课时的压缩，教师往往会减少课堂互动，对于一些公式只是进行简单介绍，并没有进行原理的推导讲解。课堂上缺乏精品例题的训练，课程结束后学生对于知识点的应用印象不深。部分高校课程的实验课时与理论课时安排不合理，理论知识与实验实践脱节，不利于学生直接消化理论知识。

1.3 实验教学缺乏创新性和针对性，实验效果难以保障

实验教学是水力学课程教学的重要环节，对培养学生的动手能力和对理论知识的实际应用具有重要作用。传统的实验教学基本是进行验证性实验，并且都是水力学最基本的课程基础实验，不具备创新性[2]。此外，实验教学缺少启发性、询问性问题，缺乏开放性环节，学生只是依据实验报告中已有的方法一步一步操作，得到实验数据后计算结果，对于数据的合理性缺乏有效分析，对实验原理没有深刻体会及认识，实验教学质量和效果难以保障。

2 水力学课程改革思路及内容

2.1 构建“互联网+”新型教学模式

整合基本课程资源，提供优质数字教育资源和软件工具，打造网络教育平台，建立课程教学资源库和课程网站，与其他高校、企业进行合作交流，实现优质教学资源共享。师生可通过社交平台、直播平台进行交流和讨论，打破时空限制，教师可以实时解答学生的疑问，学生可以随时登录网站观看学习。

2.2 教学内容设计精细化

将教学过程分为课前准备、课堂实施和课后提升三个阶段[3]。在课前准备阶段，提前设置与本节课内容相关的问题，其中，问题的设置要兼顾新旧知识的衔接，使学生围绕问题任务展开学习。在课堂教学中，水力学内容多为公式理论的推导，常规课堂知识讲授方式略显单一。为了激发学生的学习积极性，在课堂教学实施过程中，灵活采用PBL(Problem-Based Learning method)、案例式、启发式等多种教学方法，结合现代多媒体教学方式，采用多种结合的教学手段，让理论教学变得生动有趣，使学生对于课堂更有参与感，成为课堂主体，提高学生的学习主动性积极性。在课后提升阶段，通过布置有代表性的习题及知识拓展来巩固课堂知识。

2.3 实验教学与理论教学的双向耦合，引入软件信息化教学

在教室环境中学习理论知识，使得学生缺乏对水力学在实际工程应用中的了解，很难意识到水力学在实际工程中的重要性。为解决这一问题，需要依靠实验教学模拟工程实况，将实验教学与理论教学双向耦合，在理论教学课程中穿插融入实验实践教学环节与教学活动，不受传统课时安排束缚，将新讲授的理论知识点立刻用实验教学模拟或验证，提高学生对于基础理论知识的感官认识与学习主动性。在实验及实践教学课程中，不仅是让学生简单复制实验讲义中的步骤，还要通过理论知识讲解，让学生清楚明白实验原理、实验过程、实验思路、实验方法。在实验教学中，可引入软件模型教学，如SWMM(storm water management model)，主要用于城市某一单一降水事件的模拟或长期的水量和水质模拟，还有DyFlow教学流场仿真-数值计算软件，等等。

2.4 企事业单位协同育人，引入科研项目

新工科建设背景下，要实现从学科导向转向产业需求导向、从适应服务转向支撑引领。水力学通过引入校外企业协同育人制度，可以在课程案例讲解时采用企事业单位最新工程案例，使教学资源丰富化、前沿化，以达到新形势下课程体系建设与专业培养的目的。要想建好每一个课程单元，教师就要不断进行探索、改革、实践，在每个单元结束后到企业进行实地参观学习，或以讲座的形式开展实际工程应用。将科研项目融入教学，能够使课堂内容丰富多彩、生动形象，可利用企业自身的仪器设备、软件信息化设备，将水力学理论教学和工程应用融为一体，激发学生学习兴趣，使学生能够系统全面地掌握、理解和应用知识，提高学习效果。

2.5 水力学课程思政本科教学设计

在日常教学中融入思政元素是教师的育人要素和责任，教师对于大学生思想言行具有较大影响，每一位专业课教师都应开展课程思政教学设计。结合水力学课程教学专业内容，讲述国内外历史人物事迹(如水力学专家周培源放弃国外优厚待遇回国投身社会主义建设)、水利典型工程(如世界级工程三峡大坝、南水北调等，打破多项世界工程记录)以及基本理论和方法的哲学思考(如讲解理想流体时，忽略液体粘滞性来进行水力计算，后期通过大量实验分析得出结论。人生也是一样，遇到超出当时水平的问题时，可以暂且放下继续前行，等到后期经验水平达到了再修正解决)，使学生具有正确的世界观、人生观和价值观，培养学生的爱国主义情怀，让学生的思想道德素养与专业知识双向并行[4]。

2.6 水力学课程工商本科教学设计

采用1+X模式，即一门专业课加多门管理类课程综合应用，在课堂教学各个章节中融合专业知识、管理思维与管理技能，建立一个注重管理技能培养和专业技能培养共同发展的人才培养新模式。要鼓励专业教师参与工商管理课程的学习，丰富工商管理知识和理念。要确定专业课程所需要的工商管理课程，依据给排水人才培养目标、专业课程设置、就业需求、工商管理类专业人才培养标准、工商管理知识架构、学校现有的管理类课程来选择契合给排水专业的工商管理类课程。为确定工商管理类知识植入课程的形式，将所需的多门工商课程根据专业人才培养需求浓缩为多个学分和多个模块，形成专题应用到专业课程中。需修订各个章节专业知识与工商管理知识的具体课时分配，形成专业知识为主，多重工商管理知识为辅的模式。可邀请校外实际水利工程项目导师入校进行报告讲座，分享实际工程项目管理经验，让学生了解现代企业管理应具备的技能，知道管理的意义。